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iPhone 13如期而至，新功能沒成焦點，就連蘋果引以為傲的A15 Bionic處理器，性能超越競爭對手50%，外界對此的態(tài)度也比較平淡，倒是iPhone13的新配色和降價吸引了不少關注。這對于一家因創(chuàng)新而被許多人喜歡的公司而言，確實不是好消息。
這不禁讓人疑問，為什么蘋果口中“最快的智能手機芯片”A15 Bionic一反常態(tài)不再和 “前輩”A14較勁？蘋果A15性能真的超越高通旗艦驍龍888多達50%？iPhone功能創(chuàng)新的基石——A系列處理器未來還值得期待嗎？
蘋果罕見給出50%的性能領先數(shù)據
iPhone13的發(fā)布會上，蘋果自信的表示，“事實上，業(yè)內還在苦苦追趕我們的芯片性能。不是說去年的芯片，甚至是我們兩年前的芯片?！?/strong>但實際上，蘋果的這份自信在很大程度上歸功于其合作伙伴臺積電。
A15芯片采用的是臺積電5nm工藝，共集成了150億個晶體管，CPU采用6核設計（2個性能核心+4個效率核心），GPU有4核（iPhone13/iPhone13mini）和5核（iPhone13 Pro/Pro Max）兩個版本，集成全新的ISP，視頻編碼和解碼器，系統(tǒng)緩存翻了一倍。
蘋果介紹，相比競爭對手，A15的CPU性能比競爭對手高50%，4核GPU的A15比競爭對手性能高30%，5核GPU的A15性能比競爭對高50%。另外，NPU性能達到15.8TOPS，相比A14的11 TOPS提升43.6%。
蘋果并沒有具體說明A15使用的是哪一個版本的5nm工藝，不過考慮到臺積電產品的演進，蘋果可能使用的是N5P的節(jié)點。根據臺積電的承諾，使用N5P工藝的處理器頻率提高至多 5%，或將功耗降低至多10%，密度提高1.8倍。
得益于臺積電的新工藝，A15的晶體管數(shù)量達到了150億個，比A14的118億個增加了27%。這也是關于A14和A15對比目前能得到的少有的明確信息。
蘋果這樣的做法讓人有些意外。以往，蘋果在發(fā)布新一代產品時會直接給出相比上一代處理器的的性能提升，在少數(shù)情況下也會給出與競爭對手的對比情況。
這一次蘋果不僅沒有給出A15相比上一代的性能提升，對比的競爭對手也沒有明確，這應該是一個綜合考慮的折中選擇。
“在電池和系統(tǒng)功耗沒有大的突破之前，手機上再出現(xiàn)類似于iPhone前幾代的突破性創(chuàng)新已經很難。蘋果不能透露未發(fā)布的新產品布局時，能給資本市場最好的交代就是芯片，這可能是蘋果這一次只給出對比競爭對手性能差距的一個原因?！毙酒袠I(yè)資深人士J叔說。
“工藝制程決定了CPU的性能上限?！眱晌粯I(yè)內專家都對雷鋒網表示，“如果沒有制程的大幅提升，芯片性能的差別只會限制在一個數(shù)量級內?！?/strong>
也就是說，蘋果需要告訴外界其領導力，芯片性能的領先性是一個重要信息，但A15的CPU提升并不夠亮眼，僅公布一個和競爭對手的性能差距可以兩者兼顧。
J叔分析，“目前的手機芯片市場，華為麒麟很少出現(xiàn)在公開市場，聯(lián)發(fā)科仍然處于以性價比為主打的追趕的狀態(tài)，能和蘋果對比的只有高通，這實際上也是Android陣營和iOS較量的一個主戰(zhàn)場?！?/p>
外媒anandtech也認為蘋果口中A15的競爭對手正是高通，并且對比的是高通2020年的旗艦產品驍龍888。查看SPECint2017 基準測試結果，A14 的性能比驍龍888高41%，換言之，如果A15將差距擴大到50%，就意味著A15只需要比A14 提升6%即可，這確實不是一個值得單獨公布的升級。
iPhone13發(fā)布后，GeekBench數(shù)據庫中出現(xiàn)了A15的基準測試數(shù)據，顯示A15的單核性能提升了8%，多核性能提升11%左右。
相比CPU的提升有限，GPU倒是提升明顯，測試軟件Geekbench在iPhone13發(fā)布后出現(xiàn)了GPU的跑分成績，相比A14提升了55%。
至此我們就更容易理解，即便GPU性能有大幅提升，但CPU性能幾乎原地踏步，蘋果公司沒有理由在發(fā)布會上宣傳A15相比A14的提升。對外宣稱蘋果A15也比驍龍888性能高50%不失為一個很好的宣傳口號。
蘋果A15比驍龍888強在哪？
“蘋果用今年的產品對比高通去年的產品，這種對比本身就不具有較高的參考價值?！盝叔指出。至于CPU和GPU最高能達到50%的性能優(yōu)勢，其實工藝的重要性更高。三位芯片專家都說：“同樣是Arm架構CPU，蘋果的理解會比高通更勝一籌，實際上CPU和的性能與設計的關系不大，關鍵還是看工藝?！?/strong>
“A15的GPU性能有最高50%的優(yōu)勢，同樣也不能體現(xiàn)出蘋果在芯片設計方面的能力更勝一籌。高通如果堆GPU的核數(shù)，性能也可以和蘋果一樣。真實的實力在同一個數(shù)量級上不相上下?！盝叔進一步指出。
擁有十多年芯片IP和EDA經驗的資深人士認為，“這也是即便蘋果宣稱有50%的性能優(yōu)勢，市場幾乎無動于衷的重要原因。”
因此，單純從芯片設計和性能層面看，蘋果50%的性能優(yōu)勢并不令人眼前一亮。而蘋果真正勝出的原因在于iOS軟硬件協(xié)同和Android+高通分離式的差別，蘋果真正的優(yōu)勢在于其對系統(tǒng)以及生態(tài)的把控力，這是高通難以在龐大的Android陣營中企及的。此次A15有兩種不同GPU核心數(shù)就是一個很好的例子。
A15的GPU有4核和5核兩個版本，同一個型號的產品采用不同的GPU核心數(shù)設計，這并不常見，但蘋果卻可以因產品而異。今年的iPhone13 Pro/Pro Max上的一個重要功能是電影效果模式，這一模式可以自動或手動改變視頻的焦點，通過虛實變化引導觀眾視覺，就像電影拍攝中同景內的焦點切換，目前業(yè)內僅有蘋果可以實現(xiàn)這樣的功能。
“使用電影效果模式意味著手機需要采集大量的視覺信息并進行各種高計算量的處理，還要同步實時進行渲染，這就對GPU有非常高的要求?！盝叔說，“類似這樣的應用場景，都是A15需要堆5個GPU核的重要原因?！?/p>
但4核GPU的iPhone13也支持這個功能。這也不難理解，Pro系列手機有三個攝像頭，且屏幕的性能更高，支持ProMotion 自適應刷新率，相比只有兩個攝像頭且不支持自適應刷新率的iPhone13，使用更少的GPU核心也合理。另外，產品層面，Pro用戶使用這一功能的概率更高，因此在性能上也需要做冗余。
并且，這對于蘋果而言并不會帶來設計上的挑戰(zhàn)?！耙粋€晶圓上的芯片按照良率可以分為幾個檔次，芯片廠商可以根據不同良率下的性能不同推出不同級別的產品。”J叔認為，“蘋果可以按照5核設計A15的GPU，制造出來后，選出良率只有4核的部分作為4核版A15，或者可以把5核都正常的GPU通過軟件關掉一個GPU核，成本不變?！?/strong>
除了GPU，AI性能也能體現(xiàn)出蘋果在設計芯片時的優(yōu)勢。iPhone上的電影效果模式以及圖片上的文字識別等功能除了需要CPU、GPU，AI也非常關鍵。單純從性能數(shù)字來看，驍龍888的AI性能是32TOPS，最新的A15僅為15.8TOPS，驍龍888的AI性能是A15的近兩倍。
此前一位AI ISP專家對雷鋒網表示，“沒有人能用上驍龍888上32TOPS的AI性能，雖然驍龍888具有這樣的能力，但如果真跑到最高AI性能，功耗就成了大問題?！?/p>
“高通需要同時兼顧小米、OPPO、VIVO等手機廠商AI算法的需求，在性能、成本和功耗間做取舍時更難?！盝叔說，“蘋果可以把AI性能發(fā)揮到極致，高通不得不做冗余。”
這背后的關鍵原因還是對生態(tài)的把控力，這才是蘋果和高通處理器性能一步步體現(xiàn)出明顯差異的核心原因，而造成今天這樣局面的原因還是摩爾定律放緩。
蘋果處理器的未來在哪？
芯片IP及EDA的資深人士說：“半導體制程的提升已經逼近極限，手機處理器的性能已經過剩，在工藝很難提升時，也意味著單純比拼硬件的時代已經過去，這時所有的性能都是成本，如何將功耗降下來成為關鍵?！?/p>
這幾乎是業(yè)界的共識，另一位芯片行業(yè)專家也說，“受限于工藝升級的變緩，A系列芯片整體的重點在于提升能效?！?/strong>
提高手機處理器的能效，系統(tǒng)公司擁有單純手機芯片設計公司無法超于的優(yōu)勢。手機SoC是一個典型的異構系統(tǒng)，有CPU、GPU、NPU等。
“不是高通對異構系統(tǒng)的理解不夠深。異構系統(tǒng)需要在芯片內部做很好的整合，更關鍵的是，整個硬件系統(tǒng)能夠在編譯層面進行實時動態(tài)優(yōu)化，這涉及任務分配機制，這也是異構計算的難題。高通需要去做妥協(xié)，而蘋果只需要針對自己的系統(tǒng)做優(yōu)化。”J叔指出。
芯片IP及EDA的資深人士也表示，“有些軟件功能可以抽象出來的做到硬件里提高性能，有些硬件功能需要可編程性，可以用軟件實現(xiàn)，也就是軟件硬化，硬件軟化。像蘋果這樣的系統(tǒng)公司可以做到，但對高通就非常難。”
需要指出，系統(tǒng)緩存大小也是系統(tǒng)優(yōu)化中的關鍵。芯片IP及EDA的資深人士說：“現(xiàn)在的性能過剩指的是計算性能過剩，增加緩存可以優(yōu)化帶寬。蘋果在M1芯片中已經嘗到了甜頭?！?/p>
J說進一步表示，“在異構系統(tǒng)里，高性能的CPU、GPU和AI核的算力并非都能發(fā)揮出來，不同核心之間的通訊、協(xié)同，乃至緩存的大小與架構以及不同的調度策略都決定了處理器的性能發(fā)揮。”
NPU是手機處理器中的另一個關鍵?！癗PU實現(xiàn)系統(tǒng)差異化的成本相對較低，并且，在終端擁有更好的AI性能后，可以把部分需要傳輸?shù)皆贫说娜蝿辗旁诮K端處理，滿足更多視頻、XR等應用的需求?！眱晌恍袠I(yè)專家持相同的觀點，“當然，還是要平衡功耗的關系，所以現(xiàn)在NPU都在追求能效 Tops/W。”
也就是說，未來需要更加關注手機處理器的能效，同時，手機性能的提升功能創(chuàng)新，將更加依賴系統(tǒng)級的優(yōu)化，這時候蘋果相比高通擁有明顯優(yōu)勢。但應該明白的是，高通和蘋果本質上并不是競爭對手。
“高通盈利的本質來源于其在通訊領域的專利，而蘋果的盈利主要靠其強大的產品能力和品牌影響力。不管蘋果有多厲害，我認為對高通的威脅都沒那么大，因為并沒有影響到高通的核心收入來源?！盝叔說。
那蘋果會拋棄高通嗎？
芯片IP及EDA的資深人士認為有可能，基帶芯片要慢慢做和改進。但J叔認為即便蘋果在5G時代研發(fā)出了基帶，也繞不開高通在通信領域的專利，因此至少在5G時代這對于蘋果意義不大，研發(fā)6G或者衛(wèi)星通信的芯片對蘋果更有價值。雷鋒網
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